OPTIMIZACION DE FUNCIONESY SISTEMAS

Magistral No. 1

Prof. Nelson Pérezwww.unitec.edu.ve/materiasenlinea/optimizaciondefuncionesysistemas

La simulación de eventos discretos es unade las herramientas de investigación de

operaciones más ampliamente utilizadas enla actualidad debido a su estructura másfácil y rápida de comprender. Además de

la disponibilidad de lenguajes de propósitoespecial.

Introducción

Los modelos son descriptores de los sistemas

Situaciones problemas del mundo real

Desarrollo de metodologías de solución apropiadas (usando 1)

Prueba y desarrollo (aplicando 1 y 2)

lleva a

lleva a

lleva a

emprendeCiclo de la actividad de investigación

Desarrollo de maneras de describirlas

(MODELOS)1

2

Modelo

EL EXITO DEL MODELADOR DEPENDE DE QUE TAN BIEN

PUEDE DEFINIR LOS ELEMENTOS SIGNIFICATIVOSDEL SISTEMA Y LA RELACION ENTRE LOS MISMOS

Un modelo es la interpretación explícita delo que uno entiende de una situación,o tansólo ideas de uno acerca de esa situación.

Puede expresarse en matemáticas, símbolos o

palabras,pero en esencia es una descripciónde entidades, procesos o atributos y las

relaciones entre ellos. Puede ser prescriptivoo ilustrativo, pero sobre todo, debe ser útil

Modelo

“Es un conjunto estructurado de objetosy (o) atributos junto con las relaciones

entre ellos"

Límite del sistema

Sistema

Es mucho más fácil si: Pero en los sistemas complejos

Las leyes de la física pertenecen Pocas leyes fundamentales disponibles

al sistema

Existiera forma de representarlo Muchos elementos básicos difíciles

gráficamente de describir y procesar

La variabilidad de la información a Requieren de políticas s/la información

procesar, elementos y resultados a procesar (dificiles de cuantificar)

fueran controlables

Algunos elementos significativos son

determinados al azar

La toma de decisiones por parte de

personas es parte integral del sistema

Desarrollo de Modelos

IMPLEMENTACION

SISTEMA

MODELO

CIFRAS

DISEÑARALTERNATIVAS

MEDIDAS DEDESEMPEÑO

LIMITESNIVEL DEDETALLE

PROPOSITO

Construcción de Modelos

Algunas Definiciones

• SIMULAR ES "FINGIR".

• SIMULAR ES LLEGAR A LA ESENCIA DE ALGOPRESCINDIENDO DE LA REALIDAD.

• ES LA TECNICA DE RESOLVER PROBLEMASSIGUIENDO LOS CAMBIOS EN EL TIEMPO DEUN MODELO DINAMICO.

¿Qué es SIMULACIÓN?

• ES EL PROCESO DE DESARROLLAR UN MODELOLOGICO-MATEMATICO SOBRE UN SISTEMA REALY EXPERIMENTAR CON EL MODELO RESPECTIVOEN UNA COMPUTADORA.

• UN EXPERIMENTO DE SIMULACION CONSISTE ENLA OBSERVACION DEL COMPORTAMIENTO DINAMICODE UN MODELO QUE SE MUEVE DE UN ESTADO AOTRO DE ACUERDO A UNA SERIE DE RESTRICCIO-NES Y REGLAS ESTABLECIDAS EN EL MODELO.

• ...

¿Qué es SIMULACIÓN?

Algunas Definiciones

Sistema

Experimentarcon el

sistema

Experimentarcon un modelo

del sistema

Modelofisico

Modelomatemático

Soluciónanalítica SIMULACION

¿Qué es SIMULACIÓN?

• Los sistemas reales c/elementos estocasticosson de difícil modelaje matemático para suevaluación analítica. La Simulación puede serel único tipo de investigación posible.

• Puede ser usado repetidamente una vez queel modelo ha sido construido

• Generalmente son más fáciles de aplicar quelos métodos analíticos

• Los modelos analíticos requieren de muchassuposiciones para hacerlos manejables

Ventajas

• La simulación permite estimar medidas de desempeño delsistema existente bajo diferentes escenarios de operación.

• Las alternativas de diseño propuestas a un sistema puedenevaluarse en busca de mejores resultados a los requerim.

• Se puede tener un mejor control sobre condicionesexperimentales no así experimentando con el sistema real.

• Permite estudiar el sistema por periodos muy largos enen un tiempo comprimido. O alternativamente un trabajominucioso, analizarlo en tiempo expandido

Ventajas

• Son costosos y consume mucho tiemposu desarrollo.

• Se usa en situaciones donde existentécnicas analíticas.

• Generalmente no sirven para encontrarsoluciones óptimas.

• Dificultad en vender la idea por faltade conocimientos.

Desventajas

• Ver la simulación como un ejercicio complicado deprogramación.

• Inferir con una sola corrida asumiendo independencia

• Confianza en simuladores comerciales accesibles a"cualquiera", complejos, no documentados, que noimplementan la lógica deseada

• Uso arbitrario de distribuciones y suposiciones

• Impresionarse con el gran volumen de información,y una animación realista.Pero que no refleja a sistema estudiado

Peligros

1.FORMULACION DEL PROBLEMA.

2. CONSTRUCCION DEL MODELO.

3. ADQUISICION DE DATOS.

4. TRADUCCION DEL MODELO.

5. VERIFICACION.

6. VALIDACION

7. PLANEACION TACTICA Y ESTRATEGICA.

8. EXPERIMENTACION.

9. ANALISIS DE RESULTADOS.

10. IMPLEMENTACION Y DOCUMENTACION.

Etapas

La simulación analiza el comportamiento de los sistemas como función del tiempo.Los modelos de los sistemas pueden ser clasificados como con:

I.CAMBIOS DISCRETOSLa variables dependientes varían en puntos específicosdel tiempo de simulación y son referidos como eventos

II.CAMBIOS CONTINUOSLas variables dependientes del modelo pueden cambiarcontinuamente durante el transcurso del tiempo.

Tipos de Simulación

1.PROGRAMACIÓN DEL

SIGUIENTE EVENTO

2.EXAMEN DE ACTIVIDADES

3.ORIENTACION A LOS PROCESOS

Evento 1llegada Evento 2

se iniciael serv.enla tarea 1

Evento 3 se iniciael serv.enla tarea 2

Evento 4terminael serv.enla tarea 1

Evento 5terminael serv.enla tarea 2

tiempo

Actividad 1

Actividad 2

Proceso

Enfoques Alternativos. Modelos de Eventos Discretos

REDUCCION EN LA TAREA DE PROGRAMACION.

MEJOR DEFINICION DEL SISTEMA.

MAYOR FLEXIBILIDAD PARA CAMBIOS.

MEJOR DIFERENCIACION DE LAS ENTIDADESQUE FORMAN EL SISTEMA.

OBTENCION DE REPORTES FLEXIBLES

FUNCIONES INTEGRADAS

Lenguajes de Simulación

Ventajas

- GPSS/H (General Purpose Simulation System)

- SLAM II (Simulation Language for Alternative Modelling)

- SIMNET II (Simulation Network)

Orientación Por Procesos

• LENGUAJE DE SIMULACION DISCRETA.

• FUE DISENADO CON UN LENGUAJEENSAMBLADOR

• DISENADO POR GEOFREY GORDON EN LOS60'S

• EXISTEN DIVERSAS PRESENTACIONES.

• GPSS/H CONSIDERA EL PROCESO COMOENTIDADES QUE SE MUEVEN DENTRO DELSISTEMA

• ESTAS ENTIDADES DINAMICAS QUE SE MUEVENDE BLOQUE EN BLOQUE SON LLAMADASTRANSACCIONES

Modelación Por Bloques en GPSS/H

• UN BLOQUE REPRESENTA UNA ACCION O EVENTOQUE PUEDE AFECTAR UNA O MAS TRANSACCIONESY CAMBIAR EL ESTADO DEL SISTEMA.

• LA COLECCION DE BLOQUES REPRESENTA EL SISTEMATOTAL LLAMADO DIAGRAMA DE BLOQUES.

• CADA BLOQUE EN EL DIAGRAMA DE BLOQUES REPRE-SENTA EXACTAMENTE UNA LINEA EN EL PROGRAMAFUENTE.

• GPSS/H NO ES UN LENGUAJE ESTRUCTURADO.

Modelación Por Redes con SIMNET II

• DISEÑADO EN FORTRAN.

• EN LOS 70'S POR ALAN PRITSKER.

• PERMITE TODO TIPO DE SIMULACIÓN.

• PERMITE SOLO INSERCIONES EN FORTRAN.

• MANEJA EL ENFOQUE POR PROCESO (REDES).

• LOS OBJETOS QUE SE MUEVEN EN EL SISTEMASON LLAMADOS "ENTIDADES".

• A LAS ENTIDADES SE LES ASIGNAATRIBUTOS PARA DISTINGUIRLAS.

Modelación Por Redes con SLAM II

• EL MARCO DE TRABAJO DE SLAM II ES UNAESTRUCTURA DE RED CONSISTENTE DE NODOS.ESPECIALIZADOS Y RAMAS QUE SON USADASPARA MODELAR RECURSOS, COLAS PARA RECURSOS,ACTIVIDADES Y DECISIONES QUE RESTRINGEN ELFLUJO DE ENTIDADES.

• LA ORGANIZACION LOGICA DE ESTOS NODOSFORMA UN MODELO EN SLAM II, QUE PUEDESER REPRESENTADO GRAFICAMENTE EN UNDIAGRAMA DE RED.

• UNA RED DE UN MODELO EN SLAM II ES UNAREPRESENTACION DE UN PROCESO Y EL FLUJODE ENTIDADES A TRAVES DEL PROCESO.

Modelación Por Redes con SLAM II

• DISEÑADO POR HAMDY TAHA EN LOS 80’S.

• FUE CONSTRUIDO CON FORTRAN.

• NO ES UN LENGUAJE ESTRUCTURADO.

• ES UN LENGUAJE ORIENTADO POR PROCESO.

• CONSISTE SOLAMENTE EN CUATRO NODOS.

Modelación Por Redes con SIMNET II

• USA NODOS Y RAMAS PARA REPRESENTAR EL SISTEMAA SIMULAR.

• NO REQUIERE INSERCIONES EN FORTRAN.

• EL CONJUNTO DE NODOS Y RAMAS ES DEFINIDO COMODIAGRAMA DE RED, QUE ES EL MODELO DEL SISTEMAA REPRESENTAR.

• LAS RAMIFICACIONES JUEGAN UN PAPEL MUYIMPORTANTE EN EL DISENO DE MODELOS.

Modelación Por Redes con SIMNET II